电子探针分析技术在地学中的应用进展

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1、长安大学电子探针分析技术在地学中的应用进展摘要电子探针分析技术（EPMA）是一种应用较早、且至今仍具有独特魅力的多元素分析技术。二战以后，世界经济和社会的迅猛发展极大地促进了科学技术的进步，电子探针分析技术（EPMA）也进入了一个快速发展时期。在地学领域的应用中,取得了令人瞩目的成就。文章就该技术的发展历史、发展趋势及在地学中的应用进展等方面做出了具体阐述。关键词：电子探针；地学；应用进展1引言电子探针是电子探针X射线显微分析仪的简称，英文缩写为EPMA(ElectronProbeX-rayMic

2、ro-Analyser)，它用一束聚焦得很细（50nm～１μｍ）的加速到5kV-30kV的电子束，轰击用光学显微镜选定的待分析试样上某个“点”（一般直径为1-50um），利用试样受到轰击时发射的X射线的波长及强度，来确定分析区域中的化学组成。随着电子光学技术和计算机技术的发展，现在的EPMA同时具有扫描电镜SEM的形貌观察、结构分析等功能。不但像仪器发明之初那样，以金属和矿物样品中不同相或不同组成的成分分析为主要目的，而且也应用在冶金、电子电器件、陶瓷、塑料、纤维、木材、牙齿、骨骼、叶、根等等方面

3、。其应用领域之广泛，可说目前已经涉及到所有固体物质的研究工作中，尤其在材料研究工作方面。这种仪器不仅是研究工作中的重要工具，而且也是质量检查的手段之一。本文仅对EPMA在地学领域中的应用进展加以阐述。2电子探针的发展历史简介电子探针分析的基本原理早在1913年就被Moseley发现，但直到1949年，法国的Castaing在guinier教授的指导下，才用透射电镜（TEM）改装成一台电子探针样机。1951年6月，Castaing在他的博士论文中，不仅介绍了他所设计的电子探针细节，而且还提出了定量分

4、析的基本原理。现在电子探针的定量修正方法尽管作了许多修正，但是，他的一些基本原理仍然适用。1955年Castaing在法国物理学会的一次会议上，展出了电子探针的原形机,1956年由法国CAMECA公司制成商品，1958年才把第一台电子探针装进了国际镍公司的研究室中，当时的电子探针是静止型的,电子束没有扫描功能。6长安大学1956年英国的Duncumb发明了电子束扫描方法，并在1959年安装到电子探针仪上，使电子探针的电子束不仅能固定在一点进行定性和定量分析，而且可以在一个小区域内扫描，能给出该区域

5、的元素分布和形貌特征，从而扩大了电子探针的应用范围。扫描型电子探针商品是1960年问世。70年代开始，电子探针和扫描电镜的功能组合为一体，同时应用电子计算机控制分析过程和进行数据处理，例如当时日本电子公司(JEOL)的JCXA—733电子探针，法国CAMECA公司的CAMEBAX—MICRO电子探针，以及日本岛津公司的EPM—810Q型电子探针仪，均属于这种组合仪。计算机控制的电子探针－扫描电镜组合仪的出现，使电子探针显微分析进入了一个新的阶段。八十年代后期，电子探针又具有彩色图像处理和图像分析功

6、能，计算机容量扩大，使分析速度和数据处理时间缩短，提高了仪器利用率，增加了新的功能。日本电子公司的JXA-8600系列和岛津公司的EPMA-8705系列就是这种新一代仪器的代表。九十年代初，电子探针一般与能谱仪组合，电子探针、扫描电镜可以与任何一家厂商的能谱仪组合，有的公司已有标准接口。日本电子公司的JXA-8621电子探针为波谱(WDS)和能谱(EDS)组合仪，用一台计算机同时控制WDS和EDS，使用方便。九十年代中期，电子探针的结构，特别是波谱和样品台的移动有新的改进，编码定位，通过鼠标可以准

7、确定波谱和样品台位置，例如日本电子公司的JXA－8800系列，日本岛津公司的EPMA－1600等，均属于这类仪器。新型号的EPMA和SEM的控制面板，已经没有眼花缭乱的各种调节旋钮，完全由屏幕显示，用鼠标进行调节和控制。3我国电子探针发展趋势我国从六十年代初开始陆续引进了一定数量的电子探针和扫描电镜，与此同时也开始了电子探针和扫描电镜的研制工作，并生产了几台电子探针仪器，但由于种种原因，仪器的稳定性和可靠性及许多其它技术指标，与国外同类仪器相比还有一定的差距，很快就停止生产，电子探针到现在为止还靠

8、进口。现在世界上生产电子探针的厂家主要有三家，即日本电子公司、日本岛津公司和法国的CAMECA公司。6长安大学今后电子探针将向更自动化、操作更方便、更容易、更微区、更微量、功能更多的方向发展。彩色图像处理和图像分析功能会进一步完善，定量分析结果的准确度也会得到提高，特别是对超轻元素(Z<10)的定量分析方法将会逐步完善。近年来已经有人对X射线产生的深度分布函数Φ(ρZ)进行了深入研究，并作了一些修正，在Φ(ρZ)表达式中引进了新的参数，使Φ(ρZ)函数更接近于实际的深度分布，这种称